KR20210105017A - 초음파 프로브 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 다른 초음파 프로브는 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체와, 상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부와, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부와, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부 및 상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체를 포함한다.

Description

초음파 프로브 및 그 제조 방법{ULTRASONIC PROVE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
초음파를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하기 위한 초음파 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Multi-row 초음파 프로브 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
초음파 영상장치는 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다.
초음파 영상장치는 X 선 진단장치, X 선 CT 스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단장치 등의 다른 영상진단장치와 비교할 때, 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, 방사선 등의 피폭이 없어 안정성이 높은 장점이 있으므로, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.
초음파 영상장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 초음파 프로브와 초음파 프로브에서 수신한 초음파 에코신호를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하는 본체를 포함한다.
종래의 싱글-로우(Single-row, 1D) 프로브는 렌즈의 곡률에 의해 물리적으로 초점이 고정되어 있어 초점 범위(focal range)에 제약이 있었다.
이를 개선하기 위한 멀티-로우(Multi-row) 프로브는 물리적 또는 적기적으로 초점 영역을 조절할 수 있어 보다 넓은 영역에서 고해상도 이미지 구현이 가능하다. 따라서, 최근에는 1.25D(3 Row) 이상의 멀티-로우(Multi-row) 프로브가 1D(1 Row) 프로브를 대체하는 추세이다.
본 발명의 일 측면은 고도(elevation) 방향을 따라 복수개의 열을 형성하는 복수개의 압전 소자를 포함하는 초음파 프로브 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 제조가 용이하고 성능 저하를 방지할 수 있는 구조를 갖는 초음파 프로브를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 초음파 프로브는 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체, 상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부, 상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부 및 상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체를 포함할 수 있다.
상기 흡음층의 표면에는 복수의 전극층이 형성될 수 있다.
상기 전극층은 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제1 전극층과, 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극층과,
상기 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제3 전극층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층 각각은 분리되게 형성되고, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층은 상기 압전체의 하단에서 상기 압전체와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 센터 연결부는 제1 센터 연결부 및 상기 제1 센터 연결부의 전극과 마주하지 않도록 형성되는 전극을 갖는 제2 센터 연결부로서, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 배치되는 제2 센터 연결부를 포함할 수 있다.
상기 사이드 연결부는 제1 사이드 연결부와, 제2 사이드 연결부를 포함하고, 상기 제1 사이드 연결부의 전극과 상기 제2 사이드 연결부의 전극은 서로 마주보게 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 연결부는 상기 제1 센터 연결부와 상기 제1 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 연결부는 상기 제2 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 센터 연결부 및 제2 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들과 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들은 분리될 수 있다.
상기 흡음층에는 장착홈이 형성되고 상기 압전체는 상기 장착홈에 삽입될 수 있다.
상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층은 상기 장착홈의 바닥면에 형성될 수 있다.
상기 장착홈은 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 양측면에 형성되는 제1 분리홈과, 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 제2 분리홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 분리홈의 바닥면과 상기 제2 분리홈의 바닥면은 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 하방에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면의 사상에 따른 초음파 프로브는 복수의 흡음체가 배열되어 형성되는 흡음층과, 상기 흡음체의 배열 방향과 수직하는 방향으로 상기 흡음층에 접합되는 압전체를 포함하고, 상기 압전체는 복수의 센터 압전체와, 상기 센터 압전체와 분리되어 상기 센터 압전체의 측방에 배치되는 복수의 사이드 압전체를 포함하고, 상기 흡음층은 상기 복수의 센터 압전체 중 일부에 신호를 전달하는 제1 센터 연결부와, 상기 복수의 센터 압전체 중 상기 제1 센터 연결부로부터 신호를 전달받지 않는 상기 복수의 센터 압전체에 신호를 전달하는 제2 센터 연결부와, 상기 제1 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 마련되고 상기 복수의 사이드 압전체에 신호를 전달하는 복수의 사이드 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 센터 압전체 및 상기 복수의 사이드 압전체에 신호가 전달된 경우는 상기 복수의 센터 압전체에만 신호가 전달된 경우와는 다른 위치에서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
상기 복수의 사이드 연결부를 매개로 상기 복수의 사이드 압전체로 전달되는 신호를 제어하도록 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 스위치가 열린 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달되지 않고, 상기 스위치가 닫힌 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달될 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 초음파 프로브 제조방법은 흡음층을 형성할 수 있도록 복수의 흡음체를 마련하고, 상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제1 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제2 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고, 상기 제1 센터 연결부 및 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 사이드 연결부에 전극을 형성하고, 상기 사이드 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 접지 연결부를 마련하고, 상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부, 상기 복수의 사이드 연결부 및 상기 복수의 접지 연결부를 상기 흡음체들 사이에 접합하여 상기 흡음층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 흡음층의 일면에 장착홈을 형성하고, 상기 장착홈이 형성된 상기 흡음층의 일면에 상기 접지 연결부, 상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 전극층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 전극층을 분리하여 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 제1 전극층이 형성되도록 상기 접지 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제1 분리홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 장착홈에 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 압전체를 삽입하고,
상기 압전체는 상기 전극층과 결합되고, 서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층을 형성하면서 서로 분리되어 각각 제2 전극층 또는 제3 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 압전체를 형성하기 위하여 상기 제1 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이 또는 상기 제2 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제2 분리홈을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층이 형성되도록 상기 전극층에 복수의 제2분리홈을 형성하고, 상기 전극층에 형성된 상기 제2 분리홈과 대응되도록 상기 압전체에 복수의 제3 분리홈을 형성하고, 상기 제2 분리홈과 상기 제3 분리홈이 마주하도록 상기 압전체가 상기 장착홈에 삽입되는 것을 포함할 수 있다.
솔더링 작업 대신 전극층을 이용하여 압전체에 복수의 전극을 접속시킬 수 있으므로 접속 작업이 용이해지고 접속 불량으로 인한 성능 저하를 방지할 수 있다.
전극이 마련되어 있는 흡음층이 독립적으로 제작될 수 있고, 이에 다른 부품들을 손쉽게 조립하여 초음파 프로브를 제조할 수 있으므로 제조 비용이 절감되고, 그 제조를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 보조선 X-X' 에서의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 흡음층을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 5는 측 방향(L)과 고도 방향(E) 평면 상의 전극을 도시한 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 일 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 다른 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 도 10의 제조과정에서 장착홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 12은 도 10의 제조과정에서 전극층이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 13는 도 10의 제조과정에서 제1 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 14은 도 10의 제조과정에서 압전체가 마련된 상태를 도시한 도면이다.
도 15은 도 10의 제조과정에서 제2 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 16는 도 2에 도시된 초음파 프로브의 다른 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 17은 도 16의 제조과정에서 제3 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용한 "제1", "제2"등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서 사용되는 용어 "전방", "후방", "상부", "하부" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요서의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 영상 장치(10)는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 에코 초음파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브(100), 초음파 신호를 기초로 초음파 영상을 생성하는 본체(200)를 포함한다. 본체(200)는 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)와 연결될 수 있다. 본체(200)는 디스플레이(300)와 입력 장치(400)를 구비한 워크 스테이션일 수 있다.
초음파 프로브(100)는 하우징(h) 내에 구비되어 초음파를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하며, 전기적 신호와 초음파를 상호 변환시키는 트랜스듀서 모듈(110), 본체(200)의 암 커넥터(female connector)와 물리적으로 결합되어 본체(200)에 신호를 송수신하는 수 커넥터(male connector, 130), 수 커넥터(130)와 트랜스듀서 모듈(110)을 연결하는 케이블(120)을 포함한다.
여기서 대상체는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나 이에 한정되지는 않으며, 초음파 영상 장치(10)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 대상체가 될 수 있다.
또한, 초음파 프로브(100)는 무선 통신망을 통해 본체(200)와 연결되어 초음파 프로브(100)의 제어에 필요한 각종 신호를 수신하거나 또는 초음파 프로브(100)가 수신한 에코 초음파 신호에 대응되는 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 전달할 수 있다. 한편, 무선 통신망은 무선으로 신호를 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다.
에코 초음파는 초음파가 조사된 대상체로부터 반사된 초음파로서, 진단 모드에 따라 다양한 초음파 영상을 생성하기 위한 다양한 주파수 대역 또는 에너지 강도를 갖는다.
트랜스듀서 모듈(110)은 인가된 교류 전원에 따라 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로, 트랜스듀서 모듈(110)은 외부의 전원 공급 장치 또는 내부의 축전장치 예를 들어, 배터리 등으로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 트랜스듀서 모듈(110)의 진동자는 공급받은 교류 전원에 따라 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다.
트랜스듀서 모듈(110)의 중심을 기준으로 직각을 이루는 세방향을 축 방향(axis direction; A), 측 방향(lateral direction; L), 고도 방향(elevation direction; E)으로 각각 정의할 수 있다. 구체적으로, 초음파가 조사되는 방향을 축 방향(A)으로 정의하고, 트랜스듀서 모듈(110)이 가로 열을 형성하는 방향을 측 방향(L)으로 정의하며, 축 방향(A) 및 측 방향(L)과 수직한 나머지 한 방향을 고도 방향(E)으로 정의할 수 있다. 트랜스듀서 모듈(110)은 고도 방향(E)으로도 복수개의 로우(row)를 형성할 수 있으며, 이 경우 멀티-로우(Multi-row) 어레이 배열 형태를 형성할 수 있다.
케이블(120)은 일단에 트랜스듀서 모듈(110)과 연결되고, 타단에 수 커넥터(130)와 연결됨으로써, 트랜스듀서 모듈(110)과 수 커넥터(130)를 연결시킨다.
수 커넥터(male connector, 130)는 케이블(120)의 타단에 연결되어 본체(200)의 암 커넥터(female connector, 201)와 물리적으로 결합할 수 있다. 이러한 수 커넥터(130)는 트랜스듀서 모듈(110)에 의해 생성된 전기적 신호를 물리적으로 결합된 암 커넥터(201)에 전달하거나, 본체(200)에 의해 생성된 제어 신호를 암 커넥터(201)로부터 수신한다.
그러나, 초음파 프로브(100)가 무선 초음파 프로브(100)로서 구현된 경우, 이러한 케이블(120) 및 수 커넥터(130)는 생략될 수 있고, 초음파 프로브(100)에 포함된 별도의 무선 통신모듈(미도시)을 통해 초음파 프로브(100)와 본체(200)가 신호를 송수신할 수 있는 바, 반드시 도 1에 도시된 초음파 프로브(100)의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본체(200)는 근거리 통신 모듈, 및 이동 통신 모듈 중 적어도 하나를 통해 초음파 프로브(100)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 예를 들어, 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(Ultra wideband), 적외선 통신(IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이동 통신 모듈은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 무선 신호는 다양한 형태의 데이터를 포함하는 신호를 의미한다. 즉, 본체(200)는 기지국, 및 서버 중 적어도 하나를 거쳐, 초음파 프로브(100)와 다양한 형태의 데이터를 포함한 신호를 주고 받을 수 있다.
예를 들어, 본체(200)는 3G, 4G와 같은 이동 통신망 상에서 기지국을 거쳐, 초음파 프로브(100)와 다양한 형태의 데이터를 포함한 신호를 주고 받을 수 있다. 이외에도, 본체(200)는 의료 영상 정보 시스템(PACS; Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 본체(200)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM; Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터를 주고 받을 수 있으며, 제한이 없다.
이외에도, 본체(200)는 유선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)와 데이터를 주고 받을 수 있다. 유선 통신망은 유선으로 신호를 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다. 일 실시예에 따르면, 본체(200)는 PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등의 유선 통신망을 이용하여 초음파 프로브(100)와 각종 신호를 주고 받을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 초음파 영상장치(10)의 본체(200)에는 디스플레이(300), 입력부(400)가 마련될 수 있다. 입력부(400)는 사용자로부터 초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보뿐만 아니라, 각종 제어 명령 등을 입력 받을 수 있다.
초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보는 이득(gain) 정보, 배율(zoom) 정보, 초점(focus) 정보, 시간이득 보상(TGC, Time Gain Compensation) 정보, 깊이(depth) 정보, 주파수 정보, 파워 정보, 프레임 평균값(frame average) 정보, 및 다이나믹 레인지(dynamic range) 정보 등을 포함한다. 그러나, 초음파 프로브(100)에 관한 설정 정보는 이에 한정되지 않으며, 초음파 영상을 촬영하기 위해 설정할 수 있는 다양한 정보를 포함한다.
이 정보들은 무선 통신망 또는 유선 통신망을 통해 초음파 프로브(100)로 전달되고, 초음파 프로브(100)는 전달 받은 정보들에 맞추어 설정될 수 있다. 이외에도, 본체(200)는 입력부(400)를 통해 초음파 신호의 송신 명령 등과 같은 각종 제어 명령을 사용자로부터 입력 받아, 이를 초음파 프로브(100)에 전달할 수 있다.
한편, 입력부(400)는 키보드, 풋 스위치(foot switch) 또는 풋 페달(foot pedal) 방식으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 키보드는 하드웨어적으로 구현될 수 있다. 이러한 키보드는 스위치, 키, 조이스틱 및 트랙볼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 키보드는 그래픽 유저 인터페이스와 같이 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 키보드는 디스플레이(300)를 통해 표시될 수 있다. 풋 스위치나 풋 페달은 본체(200)의 하부에 마련될 수 있으며, 사용자는 풋 페달을 이용하여 초음파 영상장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.
디스플레이(300)는 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT), LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같이, 공지된 다양한 방식으로 구현될 수 있으나, 이에 한하지 않는다.
디스플레이(300)는 대상체 내부의 목표 부위에 대한 초음파 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이(300)에 표시되는 초음파 영상은 2차원 초음파 영상, 또는 3차원 입체 초음파 영상일 수 있으며, 초음파 영상장치(10)의 동작 모드에 따라 다양한 초음파 영상이 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이(300)는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항뿐만 아니라, 초음파 프로브(100)의 동작 상태에 관한 정보 등을 표시할 수 있다.
초음파 영상은 A-모드(Amplitude mode, A-모드) 영상, B-모드(Brightness Mode; B-Mode) 영상, M-모드(Motion Mode; M-mode) 영상을 포함할 뿐만 아니라, C(Color)-모드 영상 및 D(Doppler)-모드 영상을 포함한다.
A-모드 영상은 에코 초음파 신호에 대응되는 초음파 신호의 크기를 나타내는 초음파 영상을 의미하며, B-모드 영상은 에코 초음파 신호에 대응되는 초음파 신호의 크기를 밝기로 나타낸 초음파 영상을 의미하며, M-모드 영상은 특정 위치에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 초음파 영상을 의미한다. D-모드 영상은 도플러 효과를 이용하여 움직이는 대상체를 파형 형태로 나타내는 초음파 영상을 의미하며, 또한, C-모드 영상은 움직이는 대상체를 컬러 스펙트럼 형태로 나타내는 초음파 영상을 의미한다.
한편, 디스플레이(300)가 터치 스크린 타입으로 구현되는 경우, 디스플레이(300)는 입력부(400)의 기능도 함께 수행할 수 있다. 즉, 본체(200)는 디스플레이(300), 및 입력부(400) 중 적어도 하나를 통해 사용자로부터 각종 명령을 입력 받을 수 있다.
이외에도, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본체(200)에는 음성 인식 센서가 마련되어, 사용자로부터 음성 명령을 입력 받을 수도 있다. 이하에서는 트랜스듀서 모듈(110)의 구조를 중점으로 초음파 프로브(100)의 구성에 대해서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 보조선 X-X' 에서의 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 흡음층을 분해하여 도시한 분해사시도이다. 도 5는 측 방향(L)과 고도 방향(E) 평면 상의 전극을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 초음파 프로브(100)는 흡음층(500)과 압전체(600)를 포함할 수 있다. 흡음층(500)은 압전체(600)의 후방에 배치될 수 있다. 흡음층(500)은 압전체(600)의 자유 진동을 억제하여 초음파의 펄스 폭을 감소시키며, 초음파가 불필요하게 압전체(600)의 후방으로 전파되는 것을 차단시켜 영상 왜곡을 방지할 수 있다.
흡음층(500)은 흡음체(510)를 포함할 수 있다. 흡음체(510)는 복수의 흡음체(511,512,513,514,515,516,517)를 포함할 수 있고, 흡음층(500)은 흡음체들(510)의 접합에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 흡음체들(510)은 고도 방향(E)으로 배열되어 적층될 수 있다. 흡음층(500)은 에폭시 수지 및 텅스텐 파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
흡음층(500)의 전면에는 압전체(600)가 마련될 수 있다. 즉, 흡음체(510)들이 배열되는 방향과 수직한 방향의 흡음층(500) 일면에 압전체(600)가 마련될 수 있다. 압전체(600)는 복수의 압전체(600)를 포함할 수 있다.
흡음층(500)의 전면에는 장착홈(520)이 형성될 수 있고, 장착홈(520)에는 압전체(600)가 삽입될 수 있다. 장착홈(520)은 압전체(600)가 삽입될 수 있도록 압전체(600)와 대응되는 형상으로 흡음층(500) 전면에 오목하게 형성될 수 있다.
압전체(600)는 복수 개의 압전체(600)가 어레이 형상으로 배열되는 형태로 구비됨으로써 다채널로 사용될 수 있다. 구체적으로, 측 방향(L)으로 연장되는 복수의 분리홈(530)에 의해 분리된 복수의 압전체는 고도 방향으로 배열될 수 있고, 다이싱에 의해 고도 방향(E)으로 연장되는 복수의 커프(540)에 의해 분리된 복수의 압전체(600)는 측 방향(L)으로 배열될 수 있다. 도 2에서 B 영역에도 커프(540)가 형성될 수 있으나 그 도시가 생략되어 있다.
커프(540)는 도 5의 분리선(d)이 도시된 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에서 분리선(d)과 커프(540)는 동일하게 인식되어도 무관하다. 인접한 두 커프(d) 사이 영역(이하 "열(column, C)"이라 한다)에 배치되는 복수의 압전체(600)는 고도 방향(E)으로 배열될 수 있고, 복수의 열(C) 각각에는 고도 방향(E)으로 압전체(600)가 배열될 수 있고, 고도 방향(E)으로의 압전체(600) 어레이는 복수의 열(C) 각각에서 동일할 수 있다. 아래에서 후술하는 압전체(600), 전극층(700) 및 음향정합층(800) 등은 커프(540)에 의해 분리될 수 있다.
초음파 프로브(100)는 적어도 하나의 센터 연결부(550)와, 복수 개의 사이드 연결부(560)와, 적어도 하나의 접지 연결부(570)를 포함할 수 있다. 센터 연결부(550)와 사이드 연결부(560)는 복수의 흠음체들(510,511,512,513,514,515, 516,517) 사이에 접합되어 배치될 수 있다. 접지 연결부(570)는 복수의 흠음체들(510,511,512,513,514,515, 516,517) 사이에 접합되어 배치될 수 있다. 즉, 흠음층(500)은 센터 연결부(550)와, 사이드 연결부(560)와, 접지 연결부(570)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 흡음층(500)의 내측에는 센터 연결부(550)가 배치되고, 센터 연결부(550)의 외측에는 사이드 연결부(560)가 배치되고, 사이드 연결부(560)의 외측에는 접지 연결부(570)가 배치될 수 있다. 달리 말하면, 흡음층(500) 내부의 가장 외측에는 접지 연결부(570)가 배치되고, 흡음층(500)의 가장 내측에는 센터 연결부(550)가 배치되며, 접지 연결부(570)와 센터 연결부(550) 사이에 사이드 연결부(560)가 배치될 수 있다.
접지 연결부(570)는 절연부(미도시) 및 전극(570a)을 포함한다. 접지 연결부(570)는 흡음체들(510,511,512,513,514,515,516,517) 사이에 접합된다. 도면에 따르면, 접지 연결부(570)는 복수개의 접지 연결부(570)이고, 흡음체들(511,512) 사이에 접합되거나 다른 흡읍체들(516,517) 사이에 접합될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 접지 연결부(570)는 흡음층(500)의 외측에 형성될 수 있다. 즉, 흡음체들(511,517) 외측에 배치될 수 있다.
접지 연결부(570)의 일면에는 전극(570a)이 형성될 수 있다. 접지 연결부(570)의 전극(570a)은 측 방향(L)의 압전체(600) 배열에 대응되도록 측 방향(L)으로 복수 개 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 접지 연결부(570)의 일면 자체가 전극(570a)에 해당할 수도 있다.
센터 연결부(550)는 제1 센터 연결부(511)와 제2 센터 연결부(512)를 포함할 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는 흡음체들(513,514) 사이에 접합될 수 있다. 도면에 따르면, 제1 센터 연결부(551)는 일곱 개의 흡음체(511,512,513,514,515, 516,517) 중 두 개의 흡음체(513,514) 사이에 삽입되어 흡음체들(513,514) 사이에 접합될 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는 절연부(미도시) 및 전극(551a)을 포함한다. 제1 센터 연결부(551)의 일면에는 전극(551a)이 형성될 수 있다. 전극(551a)은 절연부 상에 복수개가 구비되며, 복수개의 전극(551a) 각각은 측 방향(L)으로 이격되게 형성될 수 있다. 제1 센터 연결부(551)에 구비되는 전극(551a)은 후술할 압전체(600)의 제1 전극(601)과 전기적으로 연결되는 신호전극일 수 있다.
제1 센터 연결부(551)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음체(513,514) 사이에 접합되는 제1 센터 연결부(551)의 일단은 압전체(600)와 인접한 흡음층(500)의 전방으로 노출되며, 타단은 흡음층(500)의 후방을 통해 흡음층(500)의 외측으로 연장된다. 제1 센터 연결부(551)의 일단이 흡음층(500)의 전방으로 노출되므로 흡음층(500)의 전방에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)이 외부로 노출될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 흠음체들(514,515) 사이에 접합될 수 있다. 도면에 따르면, 제2 센터 연결부(552)는 일곱 개의 흠음체(511,512,513,514,515,516,517) 중 두 개의 흡음체(514,515) 사이에 삽입되어 흡음체(514,515) 사이에 접합될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 제1 센터 연결부(551)와 이격되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 센터 연결부(552)와 제1 센터 연결부(551) 사이에는 흡음체(514)가 배치되므로, 제2 센터 연결부(552)는 제1 센터 연결부(551)와 고도 방향(E)으로 흡음체(514)가 차지하는 공간만큼 이격되게 배치될 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는 절연부(미도시) 및 전극(552a)을 포함한다. 제2 센터 연결부(552)의 일면에는 전극(552a)이 형성될 수 있다. 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 절연부 상에 복수 개가 구비되며, 복수개의 전극(552a) 각각은 측 방향(L)으로 이격되게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)과 마주하지 않게 형성될 수 있다. 제2 센터 연결부(552)에 구비되는 전극(552a)은 후술할 압전체(600)의 제1 전극(601)과 전기적으로 연결되는 신호전극일 수 있다.
제2 센터 연결부(552)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음체(514,515) 사이에 접합되는 제2 센터 연결부(552)의 일단은 압전체(600)와 인접한 흡음층(500)의 전방으로 노출되며, 타단은 흡음층(500)의 후방을 통해 흡음층(500)의 외측으로 연장된다. 제2 센터 연결부(552)의 일단이 흡음층(500)의 전방으로 노출되므로 흡음층(500)의 전방에는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)이 외부로 노출될 수 있다.
흡음층(500)의 내부에는 사이드 연결부(560)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 사이드 연결부(560) 제1 사이드 연결부(561)과 제2 사이드 연결부(562)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 4개의 사이드 연결부(560) 또는 6개의 사이드 연결부(560)를 가질 수 있다.
사이드 연결부(561,562)는 절연부(미도시) 및 전극(561a.562a)을 포함할 수 있다. 사이드 연결부(560)의 일면에는 전극(561a,562a)이 형성될 수 있다. 사이드 연결부(561,562)의 전극(561a,562a)은 측 방향(L)의 압전체(600) 배열에 대응되도록 측 방향(L)으로 복수 개 형성될 수 있다.
구체적으로 복수개로 형성된 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)와 복수개로 형성된 제2 사이드 연결부(562)의 전극(562a)는 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 모든 열(C)에는 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)과 제2 사이드 연결부(562)의 전극(562a)이 각각 하나씩 마련될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 사이드 연결부(561,562)의 일면 자체가 전극(561a,562a)에 해당될 수도 있다.
사이드 연결부(560)는, 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있으며, 그 외 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB), 기타 신호나 전기를 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
흡음층(500)에 센터 연결부(551,552), 사이드 연결부(561,562), 접지 연결부(570)가 접합되고 전극(551a)과 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)은 상기와 같이 어긋나게 배치되는 구조를 하고 있으므로, 커프(540)에 의해 분리된 각 열(C)이 충분한 강도를 가지면서도 좀 더 좁은 피치를 가질 수 있어 고밀도이면서도 작은 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 연결부(550,560,570)의 인쇄회로기판은 흡음층(500)과 압전체(600) 사이에 가로로 배치되는 것이 아니라 흡음층(500) 내부에서 세로로 배치될 수 있으므로, 인쇄회로기판이 흡음층(500)과 압전체(600) 사이에 가로로 배치될 때 발생할 수 있는 공간해상도 저하 등의 성능 저하를 방지할 수 있다.
흡음층(500)은 흡음층(500)의 전면에 형성되는 전극층(700)을 포함할 수 있다. 전극층(700)은 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703)을 포함할 수 있다. 분리홈(530)에 의해 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703)은 각각 분리되어 형성될 수 있다. 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)은 장착홈(520)의 바닥면에 형성될 수 있고, 제1 전극층(701)은 장착홈(520)의 양측에 형성될 수 있다.
제1 전극층(701), 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703)은 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있으며, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 제1 전극층(701), 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703)은 하나의 전극층(700)으로 서로 연결되게 형성된 후 컷팅에 의해 분리될 수도 있고, 최초부터 분리되게 형성될 수도 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6은 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구성을 도시한 단면도이다. 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 초음파 프로브는 사이드 연결부(560)는 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 제3 사이드 연결부(563) 및 제4 사이드 연결부(564)와 전기적으로 연결되는 제4 전극층(704)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제4 전극층(704)을 매개로 제3 사이드 연결부(563) 또는 제4 사이드 연결부(564)와 전기적으로 연결되는 사이드 압전체(600c)를 더 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)는 흡음체들(512,518,519,516) 사이에 배치되어 접합될 수 있다.
제3 사이드 연결부(563) 또는 제4 사이드 연결부(564)와 연결되는 사이드 압전체(600c)는 제1 사이드 연결부(561) 또는 제2 사이드 연결부(562)와 연결되는 사이드 압전체(600b)와 분리되도록 분리홈(533)이 형성될 수 있다.
초음파 프로브는 음향정합층(800)을 더 포함할 수 있다. 음향정합층(800)은 압전체(600)의 전방에 배치된다. 음향정합층(800)은 압전체(600)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스를 정합시켜 압전체(600)에서 발생되는 초음파 신호가 대상체로 효율적으로 전달되도록 하는 역할을 하는 것으로, 압전체(600)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간값을 갖도록 구비될 수 있다.
음향정합층(800)은 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있고, 음향 임피던스가 압전체(600)로부터 대상체를 향해 단계적으로 변화하도록 재질이 서로 다른 제1 음향정합층(801)과 제2 음향정합층(802)을 포함할 수 있다.
음향정합층(800)은 전극부(810)를 포함할 수 있다. 전극부(810)는 압전체(600)와 연결되도록 제1 음향정합층(801)과 압전체(600) 사이에 배치될 수 있다. 전극부(810)는 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있고, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등의 방법으로 형성될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 초음파 프로브(100)는 음향정합층(800)의 전방에 배치되어 전방으로 진행하는 초음파 신호를 특정 지점에 집속시키는 렌즈층을 더 구비할 수 있다.
제1 센터 연결부(551)와, 제2 센터 연결부(552)와, 사이드 연결부(56)와, 접지 연결부(570)는 압전체(600)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 관하여 상세히 설명한다.
압전체(600)는 하면에 형성되는 제1 전극(601)과 상면에 형성되는 제2 전극(602)을 포함할 수 있다. 압전체(600)는 제1 센터 연결부(551), 제2 센터 연결부(552), 또는 사이드 연결부(560)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 전극층(703)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 압전체(600)는 센터 압전체(600a)를 포함하고, 센터 압전체(600a)의 제1 전극(601)은 제3 전극층(703)을 매개로 하여 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 다이싱에 의해 형성되는 커프(540)로 인하여 압전체는 복수의 열(C)로 분리된다. 복수의 열(C) 각각에는 제3 전극층(703)과 센터 압전체(600a)가 마련된다. 제1 센터 압전체(551)의 전극(551a)과 제2 센터 압전체(552)의 전극(552a)은 측 방향(L)으로 하나의 열(C) 간격만큼 어긋나게 배열되어 있으므로, 복수의 열(C) 각각에 존재하는 센터 압전체(600a)의 제1 전극(601)과 제3 전극층(703)에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a) 중 어느 하나만 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전극층(702)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 사이드 연결부(560)의 전극(560a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 압전체(600)는 사이드 압전체(600b)를 포함하고, 사이드 압전체(600b)의 제1 전극(601)은 제2 전극층(702)을 매개로 하여 사이드 연결부(560)의 전극(560a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
사이드 연결부(560)의 전극(560a)은 모든 열(C)에 대응되도록 형성되므로 복수의 열(C) 각각에는 사이드 연결부(560)의 전극(560a)이 배치될 수 있다.
제1 전극층(701)은 흡음층(500)의 전방에 노출된 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 접지 연결부(570)의 전극(570a)은 모든 열(C)에 대응되도록 형성되므로 복수의 열(C) 각각에는 접지 연결부(570)의 전극(570a)이 배치될 수 있다.
음향정합층(800)의 전극부(810)는 압전체(600)의 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 연결에 의해 압전체(600)는 전극부(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 열(C) 각각에 마련되는 음향정합층(800)의 전극부(810)는 해당 열(C)에 마련되는 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과 전기적으로 연결될 뿐이며, 다른 열(C)의 제2 전극(602) 및 제1 전극층(701)과는 전기적으로 연결되지 않도록 분리되어 있을 수 있다.
도면에 따른 초음파 프로브(100)의 전극부(810)는 압전체(600)와 인접한 제 1 음향정합층(801)의 후방에 형성되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 음향정합층(800)은 음향정합층(800)의 전체를 둘러싸도록 형성되는 전극부(810)를 갖는 형태로 구비될 수도 있고, 압전체(600)와 전기적으로 직접 연결될 수 있도록 그 전체 또는 일부분(예를 들어 제1 음향정합층(801))이 전도성 재질로 형성되는 형태로 구비될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 7은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 회로 일부를 도시한 도면이다. 도 8은 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 일 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다. 도 9는 도 6에 도시된 초음파 프로브에서 다른 실시예에 따른 회로 일부를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하여 초음파 프로브의 구성을 제어적 측면에서 설명한다.
도 7을 참조하면, 센터 연결부(550) 또는 사이드 연결부(560)를 통하여 센터 압전체(600a) 또는 사이드 압전체(600b)와 전기적으로 연결될 수 있는 복수의 커넥터(900)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(100)는 소정 주파수의 전압을 생성하는 펄서(미도시)를 포함하고, 커넥터(900)는 펄서에서 생성된 전압을 압전체(600)로 전달할 수 있다. 압전체(600)는 펄서에서 출력되는 전압의 진폭 및 주파수에 따라 진동하여 초음파를 생성할 수 있다.
커넥터(900)는 센터 연결부(550)와 연결되는 제1 커넥터(901), 제1 사이드 연결부(561)에 연결되는 제2 커넥터(902), 제2 사이드 연결부(562)에 연결되는 제3 커넥터(903)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 커넥터(900)는 하나의 열(C)에 마련되는 커넥터(900)를 도시한 것이다. 따라서, 제1 커넥터(901)는 그 열(C)에 마련되는 센터 연결부(550)의 전극이 무엇인지에 따라 제1 센터 연결부(551) 또는 제2 센터 연결부(552)와 연결될 수 있다. 도 7의 경우 예시적으로, 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)에 연결된 경우가 도시되었다.
각 커넥터(900)는 연결되는 연결부(550,560)의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 커넥터(901)는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a) 또는 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 커넥터(902)는 제1 사이드 연결부(561)의 전극(561a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제3 커넥터(903)는 제2 사이드 연결부(562a)의 전극(562a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 커넥터(900)는 별도의 전선이나 전극 등일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 연결부(551,552,561,562)의 전극(551a,552a,561a,562a) 자체가 커넥터(900)에 해당될 수 있다. 즉, 도 7 내지 도 9에 도시된 커넥터의 구조는 통상적인 방법으로 구현된 회로의 형상을 간략히 도시한 것에 해당될 수 있다.
제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 전기적으로 병렬일 수 있고, 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제2 커넥터(902) 및 제3 커넥터(903) 사이에는 스위치(910)가 마련될 수 있다. 스위치(910)는 그 개폐에 따라 물리적 또는 전자적인 방법으로 펄서에서 생성된 신호를 제2 커넥터(902) 및 제3 커넥터(903)로 전달 또는 차단함으로써 사이드 연결부(561,562)에 의해 사이드 압전체(600b)로 흐르는 신호를 제어할 수 있다.
스위치(910)가 열린 경우, 제1 커넥터(901)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 센터 압전체(600a)만 초음파를 생성할 수 있다. 이 때, 압전체(600a)에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 얕은 영역(near-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
스위치(910)가 닫힌 경우, 제1 내지 제3 커넥터(901,902,903) 모두 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 깊은 영역(far-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
본체(200) 내부나 그 밖의 위치에 마련될 수 있는 프로세서(미도시)는 스위치(910)가 열린 경우일 때의 near-field 이미지와 스위치(910)가 닫힌 경우일 때의 far-field 이미지를 이용하여 취합, 합성, 편집 등의 방법으로 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고 스위치(910)의 개폐 여부에 따라 고해상도의 이미지를 얻을 수 있는 대상체의 부분은 다를 수 있으며, 프로세서는 스위치가 열린 경우와 닫힌 경우의 고해상도 이미지 부분을 이용하여 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다.
도 8을 참조하면, 초음파 프로브는 제3 사이드 연결부(563)와 제4 사이드 연결부(564)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 사이드 연결부(563)의 전극(563a)과 전기적으로 연결되는 제4 커넥터(904) 및 제4 사이드 연결부(564)의 전극(564a)과 전기적으로 연결되는 제5 커넥터(905)를 더 포함할 수 있다. 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)는 전기적으로 병렬일 수 있고, 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)는 전기적으로 병렬일 수 있다.
제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903)가 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903) 사이에는 제1 스위치(910)가 마련될 수 있다. 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)가 병렬 연결된 상태에서 제1 커넥터(901)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터(901)와 서로 병렬 연결된 상태의 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905) 사이에는 제2 스위치(920)가 마련될 수 있다.
제1 스위치(910)는 열리고 제2 스위치(920)는 닫힌 경우, 제1 커넥터(901), 제4 커넥터(904), 제5 커넥터(905)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 사이드 압전체(600c)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 얕은 영역(near-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
제2 스위치(920)는 열리고 제1 스위치(910)는 닫힌 경우, 제1 커넥터(901), 제2 커넥터(902), 제3 커넥터(903)만 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 즉, 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)의 진동에 의해 초음파가 생성될 수 있다. 이 때, 압전체(600)들에 의해 발생되는 초음파 신호를 이용하여 대상체 깊이 방향으로 깊은 영역(far-field)에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 스위치(910)는 열리고 제2 스위치(920)는 닫힌 경우에 far-field에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있고, 제2 스위치(920)는 열리고 제1 스위치(910)는 닫힌 경우에 near-field에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
프로세서(미도시)는 각각의 경우에서 얻은 이미지들을 비교하여 가장 고해상도인 near-field의 이미지와 가장 고해상도인 far-field의 이미지를 이용하여 취합, 합성, 편집 등의 방법으로 전 영역에서의 고해상도 이미지를 구현할 수 있다. 즉, 각각의 경우의 이미지들을 비교하여 특정 깊이일 때의 가장 고해상도인 이미지를 이용하는 방식으로 대상체의 깊이 방향 전 영역에 대해서 고해상도 이미지를 얻을 수 있다.
또 다른 예를 들 수 있다. 센터 압전체(600a)만 진동하도록 제1 스위치(910)와 제2 스위치(920) 모두 열린 경우, 센터 압전체(600a)와 사이드 압전체의 일부(600b)만 진동하도록 제1 스위치(910)만 닫힌 경우, 모든 압전체(600a,600b,600c)가 진동하도록 제1 스위치(910)와 제2 스위치(920)가 닫힌 경우로 나누어 질 수 있다.
각각의 경우 대상체 깊이 방향으로 서로 다른 영역에 대해서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다. 각각의 경우의 이미지들을 비교하여 특정 깊이일 때의 가장 고해상도인 이미지를 이용하는 방식으로 대상체의 깊이 방향 전 영역에 대해서 고해상도 이미지를 얻을 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9와 같이 제1 커넥터(901), 병렬 연결 상태인 제2 커넥터(902)와 제3 커넥터(903), 병렬 연결 상태인 제4 커넥터(904)와 제5 커넥터(905)는 각각 독립적으로 신호를 송수신할 수 있도록 마련될 수 있다. 전달되는 신호는 하나의 펄서에서 생성되거나 복수의 펄서에서 생성될 수 있다.
복수의 사이드 압전체(600b,600c) 및 사이드 연결부(561,562,563,564)는 센터 압전체(600a) 및 센터 연결부(550)의 좌우 측에 마련되어 상술한 내용과 같은 방식으로 제어됨으로써 초음파 프로브의 성능을 증대시키고, 초음파 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 초음파 프로브의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 11은 도 10의 제조과정에서 장착홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 12은 도 10의 제조과정에서 전극층이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 13는 도 10의 제조과정에서 제1 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 14은 도 10의 제조과정에서 압전체가 마련된 상태를 도시한 도면이다. 도 15은 도 10의 제조과정에서 제2 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 15을 참조하여 초음파 프로브(100)의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 10의 흐름도 따른 초음파 프로브(100)의 제조방법에 따르면, 흡음층(500)을 마련할 수 있다(S110).
흡음층(500)은 중심에 배치되는 흡음체(514)의 양측면에 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552)가 접합되고, 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552) 각각의 측면에 흡음체들(513,515)이 접합되고, 흡음체들(513,515) 각각의 측면에 사이드 연결부(560)가 접합되고, 사이드 연결부(560)의 측면에 흡음체들(512,516)이 접합되고, 흡음체들(512,516) 각각의 측면에 접지 연결부(570)가 접합되고, 접지 연결부(570)의 측면에 흡음체들(511,517)이 접합되어 마련될 수 있다.
흡음체(511,512,513,514,515,516,517)는 에폭시 수지 및 텅스텐 파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
흡음층(500)을 마련하는 것은 제1 센터 연결부(551)와 제2 센터 연결부(552)에 전극(551a,552a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 도에 도시된 것과 같이, 제1 센터 연결부(551)에는 측 방향(L)으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 전극(551a)이 형성될 수 있고, 제2 센터 연결부(552)에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a)과 어긋나게 배치되는 복수의 전극(552a)이 형성될 수 있다.
이렇게 마련된 흡음층(500)의 전면은 편평하게 마련될 수 있다. 따라서, 흡음층(500)의 전면이 오목한 형태가 되도록 흡음층(500)을 절삭하여 장착홈(520)을 형성할 수 있다(S120). 장착홈(520)은 압전체(600)가 삽입될 수 있도록 압전체(600)와 대응되는 형상으로 흡음층(500)에 오목하게 형성될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4와 도 7을 참조하여 예를 들면, 흡음체(510,511,512,513,514,515,516,517)가 장착홈(520)을 형성할 수 있도록 가장 외측에 배치되는 흡음체들(511,517)과 인접한 흡음체들(512,516)은 단턱지게 형성될 수 있다. 단턱지게 형성된 흡음체들(512,516) 보다 내측에 배치되는 흡음체들(513,514,515)은 단턱지게 형성된 흡음체의 하부와 대응되는 높이를 갖고, 단턱지게 형성된 흡음체들(512,516) 보다 외측에 배치되는 흡음체들(511,517)은 단턱지게 형성된 흡음체(512,516)의 상부와 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
이와 함께, 제1 센터 연결부(551) 및 제2 센터 연결부(552)에 전극(551a,552a)을 형성하고, 사이드 연결부(560)와 접지 연결부(570)를 마련할 수 있다.
도면과 같이 제1 센터 연결부(551), 제2 센터 연결부(552), 사이드 연결부(560), 접지 연결부(570)를 흡음체(511,512,513,514,515,516,517) 사이에 접합하여 흡음층(500)을 마련할 수 있다. 이렇게 형성된 흡음층(500)에는 장착홈(520)이 마련되어 있다.
상술한 바와 같이, 흡음층(500)을 마련하는 것과 장착홈(520)을 형성하는 것은 순서에 제한되지 않으며 동시에 수행되는 것도 가능하다.
장착홈(520)이 형성된 흡음층(500)에 전극층(700)을 형성할 수 있다(S130).
장착홈(520)의 바닥면에는 제1 센터 연결부(551)의 전극(551a), 제2 센터 연결부(552)의 전극(552a), 사이드 연결부(560)의 전극(560a)이 노출될 수 있고, 장착홈(520)의 양옆에 위치하는 단턱진 부분의 상부에는 접지 연결부(570)의 전극(570a)이 노출될 수 있다. 흡음층(500)의 전면에 전극층(700)이 형성되면 전극층(700)은 상기 전극들(551a,552a,560a,570a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전극층(700)은 금, 은 또는 구리 등과 같은 고전도성 금속으로 형성될 수 있으며, 증착, 스퍼터링, 도금 또는 스프레이 등과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 고전도성 금속을 흡음층(500)의 전면에 적층시킬 수 있는 다른 방법을 포함할 수 있다.
이렇게 형성된 전극층(700)은 장착홈(520)의 바닥면과, 장착홈(520)의 양측면과, 장착홈(520)의 양옆에 위치하는 흡음층(500)의 단턱진 부분을 포함하는 흡음층(500)의 전면에 일체로 형성될 수 있다.
전극층(700)을 분할하여 제1 전극층(701)을 형성하기 위하여 장착홈(520)의 양측면에 제1 분리홈(531)을 형성할 수 있다(S140). 제1 분리홈(531)은 다이싱 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 분리홈(531)을 형성하기 위하여 다이싱 공정이 이루어 질 때 장착홈(520)의 양측면에 형성된 전극층(700)은 절삭되어 제거될 수 있다. 따라서, 장착홈(520)의 양 옆에는 제1 전극층(701)이 형성될 수 있다.
이 때, 제1 분리홈(531)은 장착홈(520)의 깊이보다 더 깊게 절삭될 수 있다. 달리 말하면, 제1 분리홈(531)의 바닥면은 장착홈(520)의 바닥면의 하방에 위치하도록 형성될 수 있다.
장착홈(520)에 압전체(600)를 적층할 수 있다(S150). 압전체(600)는 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700)의 위에 적층될 수 있다. 따라서, 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700)과 압전체(600)의 제1 전극(601)은 전기적으로 연결될 수 있다.
장착홈(520)에 압전체(600)가 삽입되어 적층된 상태에서, 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)을 형성하기 위하여 제2 분리홈(532)을 형성할 수 있다(S160). 제2 분리홈(532)은 다이싱 공정에 의해 형성될 수 있다. 제2 분리홈(532)은 제1 센터 연결부(551)와 사이드 연결부(560) 사이 또는 제2 센터 연결부(552)와 사이드 연결부(560) 사이에 형성될 수 있다.
제2 분리홈(532)은 장착홈(520)의 바닥면에 위치하는 전극층(700) 및 그 전극층(700)에 적층된 압전체(600)를 함께 절삭하여 형성할 수 있다. 제2 분리홈(532)에 의해 전극층(700)은 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)으로 분리되고, 압전체(600)는 사이드 압전체(600b)와 센터 압전체(600a)로 분리될 수 있다. 따라서, 제2 전극층(702)과 전기적으로 연결되는 사이드 압전체(600b)와, 센터 연결부(551,552)와 전기적으로 연결되는 센터 압전체(600a)를 형성할 수 있다.
음향정합층(800)을 마련할 수 있다(S170). 압전체(600)에 음향정합층(800)을 적층할 수 있다. 압전체(600)의 제2 전극(602)과 제1 전극층(701)의 전방 측은 음향정합층(800)의 전극부(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(701)은 그 후방 측이 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결되는 상태이므로, 압전체(600)는 서로 전기적으로 연결되는 제1 전극층(701)과 전극부(810) 및 제2 전극(602)을 매개로 접지 연결부(570)의 전극(570a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다이싱 공정으로 형성되는 커프(540)에 의하여 압전체(600)는 복수 개의 열(C)로 분리될 수 있다(S180). 커프(540)를 형성하는 다이싱 공정은 제1 전극층(701), 제2 전극층(702), 제3 전극층(703) 및 전극부(810)가 신뢰성 있게 분리될 정도의 깊이로 수행될 수 있다.
커프(540)를 형성하는 다이싱 공정은 음향정합층(800)이 적층된 후 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 음향정합층(800)이 적층되기 전에 먼저 수행될 수도 있다.
커프(540)를 형성하는 다이싱 공정에 의하여 압전체(600)는 소정 간격을 갖는 복수 개의 열(C)로 분할될 수 있고, 복수 개의 열(C) 각각에 배치되는 전극층(700)은 인접한 다른 열의 전극층(700)과 전기적으로 분리될 수 있다.
상기한 초음파 프로브(100)의 제조방법은 반드시 상술한 순서대로 실시되어야 하는 것은 아니며 그 순서가 바뀌어 실시되거나 동시에 실시되어도 무방하다.
도 16는 도 2에 도시된 초음파 프로브의 다른 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 17은 도 16의 제조과정에서 제3 분리홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다. 이하에서, 상기한 설명과 중복되는 부분은 생략한다.
도 16의 흐름도에 따른 초음파 프로브(100)의 제조방법에 따르면, 제1 분리홈(531) 형성 후, 제2 전극층(702)과 제3 전극층(703)을 형성하기 위하여 제2 분리홈(532)을 형성할 수 있다(S250).
도 17과 같이, 압전체(600)에 제2 분리홈(532)과 대응되는 제3 분리홈(610)을 형성할 수 있다(S260). 압전체(600)가 제2 전극층(702) 및 제3 전극층(703) 위에 적층되면 압전체(600)에 형성된 제3 분리홈(610)은 제2 분리홈(532)과 마주할 수 있도록 배치될 수 있다.
압전체(600)와 음향정합층(800)을 마련할 수 있다(S270). 압전체(600)에는 제3 분리홈(610)이 형성될 수 있다. 압전체(600)는 장착홈(520)에 적층될 수 있고, 음향정합층(800)은 장착홈(520)에 위에 적층될 수 있다. 압전체(600)와 음향정합층(800)의 적층은 동시에 수행될 수 있다.
이상 특정 실시 예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시 예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
흡음층; 500
흡음체; 510,511,512,513,514,515,516,517
장착홈; 520
분리홈; 530
커프; 540
센터 연결부; 550
제1 센터 연결부; 551
제2 센터 연결부; 552
사이드 연결부; 560
제1 사이드 연결부; 561
제2 사이드 연결부; 562
접지 연결부; 570
압전체; 600
제1 전극; 601
제2 전극; 602
제3 분리홈; 610
전극층; 700
제1 전극층; 701
제2 전극층; 702
제3 전극층; 703
음향정합층; 800
제1 음향정합층; 801
제2 음향정합층; 802
전극부; 810

Claims (20)

  1. 흠음층을 형성하는 복수의 흡음체;
    상기 흡음체들 사이에 접합되는 적어도 하나의 접지 연결부;
    상기 흡음체들 사이에 접합되고 전극을 구비하는 적어도 하나의 센터 연결부;
    상기 흡음체들 사이에 접합되고 상기 센터 연결부보다 외측에 배치되며 전극을 구비하는 복수의 사이드 연결부; 및
    상기 접지 연결부, 상기 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되도록 상기 흡음층의 전방에 배치되는 복수의 압전체;를 포함하는 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡음층의 표면에는 복수의 전극층이 형성되는 초음파 프로브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극층은
    상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제1 전극층과,
    상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극층과,
    상기 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 제3 전극층을 포함하는 초음파 프로브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층 각각은 분리되게 형성되고,
    상기 제2 전극층 및 상기 제3 전극층은 상기 압전체의 하단에서 상기 압전체와 전기적으로 연결되는 초음파 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센터 연결부는
    제1 센터 연결부 및 상기 제1 센터 연결부의 전극과 마주하지 않도록 형성되는 전극을 갖는 제2 센터 연결부로서, 상기 제1 센터 연결부와 이격되게 배치되는 제2 센터 연결부를 포함하는 초음파 프로브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사이드 연결부는
    제1 사이드 연결부와, 제2 사이드 연결부를 포함하고,
    상기 제1 사이드 연결부의 전극과 상기 제2 사이드 연결부의 전극은 서로 마주보게 형성되는 초음파 프로브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 사이드 연결부는 상기 제1 센터 연결부와 상기 제1 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되고, 상기 제2 사이드 연결부는 상기 제2 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부와 인접한 상기 접지 연결부 사이에 배치되는 초음파 프로브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 센터 연결부 및 제2 센터 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들과 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 압전체들은 분리되어 있는 초음파 프로브.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 흡음층에는 장착홈이 형성되고 상기 압전체는 상기 장착홈에 삽입되는 초음파 프로브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층은 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 초음파 프로브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 장착홈은
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 양측면에 형성되는 제1 분리홈과, 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층을 분리하도록 상기 장착홈의 바닥면에 형성되는 제2 분리홈을 포함하는 초음파 프로브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 분리홈의 바닥면과 상기 제2 분리홈의 바닥면은 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 하방에 위치하도록 형성되는 초음파 프로브.
  13. 복수의 흡음체가 배열되어 형성되는 흡음층;
    상기 흡음체의 배열 방향과 수직하는 방향으로 상기 흡음층에 접합되는 압전체;를 포함하고,
    상기 압전체는
    복수의 센터 압전체와, 상기 센터 압전체와 분리되어 상기 센터 압전체의 측방에 배치되는 복수의 사이드 압전체를 포함하고,
    상기 흡음층은
    상기 복수의 센터 압전체 중 일부에 신호를 전달하는 제1 센터 연결부;
    상기 복수의 센터 압전체 중 상기 제1 센터 연결부로부터 신호를 전달받지 않는 상기 복수의 센터 압전체에 신호를 전달하는 제2 센터 연결부;
    상기 제1 센터 연결부와 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 마련되고 상기 복수의 사이드 압전체에 신호를 전달하는 복수의 사이드 연결부;를 포함하는 초음파 프로브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 센터 압전체 및 상기 복수의 사이드 압전체에 신호가 전달된 경우는 상기 복수의 센터 압전체에만 신호가 전달된 경우와는 다른 위치에서 고해상도의 이미지를 얻을 수 있는 초음파 프로브.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 사이드 연결부를 매개로 상기 복수의 사이드 압전체로 전달되는 신호를 제어하도록 스위치를 더 포함하고,
    상기 스위치가 열린 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달되지 않고, 상기 스위치가 닫힌 상태에서는 상기 복수의 사이드 압전체로 신호가 전달되는 초음파 프로브.
  16. 흡음층을 형성할 수 있도록 복수의 흡음체를 마련하고;
    상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제1 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고;
    상기 제1 센터 연결부와 이격되게 상기 복수의 흡음체들 사이에 접합되는 제2 센터 연결부에 서로 이격되게 배치되는 복수의 전극을 형성하고;
    상기 제1 센터 연결부 및 상기 제2 센터 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 사이드 연결부에 전극을 형성하고;
    상기 사이드 연결부 보다 외측에 배치되는 복수의 접지 연결부를 마련하고;
    상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부, 상기 복수의 사이드 연결부 및 상기 복수의 접지 연결부를 상기 흡음체들 사이에 접합하여 상기 흡음층을 형성하는 것;을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 흡음층의 일면에 장착홈을 형성하고;
    상기 장착홈이 형성된 상기 흡음층의 일면에 상기 접지 연결부, 상기 제1 센터 연결부, 상기 제2 센터 연결부 및 상기 사이드 연결부와 전기적으로 연결되는 전극층을 형성하는 것;을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전극층을 분리하여 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되는 제1 전극층이 형성되도록 상기 접지 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제1 분리홈을 형성하는 것;을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 장착홈에 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 압전체를 삽입하고;
    상기 압전체는 상기 전극층과 결합되고;
    서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층을 형성하면서 서로 분리되어 각각 제2 전극층 또는 제3 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 압전체를 형성하기 위하여 상기 제1 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이 또는 상기 제2 센터 연결부와 상기 사이드 연결부 사이에 복수의 제2 분리홈을 형성하는 것;을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    서로 분리된 제2 전극층 및 제3 전극층이 형성되도록 상기 전극층에 복수의 제2분리홈을 형성하고;
    상기 전극층에 형성된 상기 제2 분리홈과 대응되도록 상기 압전체에 복수의 제3 분리홈을 형성하고;
    상기 제2 분리홈과 상기 제3 분리홈이 마주하도록 상기 압전체가 상기 장착홈에 삽입되는 것;을 포함하는 초음파 프로브의 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220115445A (ko) * 2021-02-10 2022-08-17 주식회사 에프씨유 초음파 프로브
KR102608457B1 (ko) * 2022-10-17 2023-12-01 주식회사 소닉랩 초음파 진단용 프로브 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230201876A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Fujifilm Sonosite, Inc. Array architecture and interconnection for transducers

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2139151A1 (en) * 1994-01-14 1995-07-15 Amin M. Hanafy Two-dimensional acoustic array and method for the manufacture thereof
JP4408974B2 (ja) * 1998-12-09 2010-02-03 株式会社東芝 超音波トランスジューサ及びその製造方法
US6784600B2 (en) * 2002-05-01 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic membrane transducer for an ultrasonic diagnostic probe
JP4253334B2 (ja) * 2006-07-12 2009-04-08 株式会社東芝 ２次元アレイ型超音波プローブ
JP2009060501A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Fujifilm Corp バッキング材、超音波探触子、超音波内視鏡、超音波診断装置、及び、超音波内視鏡装置
KR101137262B1 (ko) * 2009-03-18 2012-04-20 삼성메디슨 주식회사 초음파 진단장치용 프로브 및 그 제조방법
JP5699690B2 (ja) * 2011-03-03 2015-04-15 コニカミノルタ株式会社 超音波探触子の製造方法
KR101354603B1 (ko) * 2012-01-02 2014-01-23 삼성메디슨 주식회사 초음파 프로브 및 그 제조방법
KR101491802B1 (ko) * 2013-05-13 2015-02-12 알피니언메디칼시스템 주식회사 트랜스듀서 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 트랜스듀서
WO2014210063A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 Zetroz, Inc. Low-profile, low-frequency, and low-impedance broad-band ultrasound transducer and methods thereof
KR102185362B1 (ko) * 2013-10-08 2020-12-02 삼성전자주식회사 초음파 프로브 및 이를 포함한 의료 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220115445A (ko) * 2021-02-10 2022-08-17 주식회사 에프씨유 초음파 프로브
KR102608457B1 (ko) * 2022-10-17 2023-12-01 주식회사 소닉랩 초음파 진단용 프로브 및 그 제조방법

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